Nyligen har Russell Advanced Lightwave Research Center vid Hangzhou Optical Precision Machinery Institute (HPMI), tillsammans med Wuhan University of Technology (WUT) och Ningbo Aifab Optoelectronics Technology Co., Ltd. gjort ett genombrott inom ultrahög enkelläges renhet ihålig. -kärna anti-resonans mikrostrukturerad optisk fiber. Teamet designade och tillverkade en ihålig, anti-resonant mikrostrukturerad fiber med en kapillärfördelning som inte är lika stor och en dubbelklädd struktur, och visade att fiberns högre ordningslägesundertryckning nära 1585 nm är ungefär en till två beställningar av magnitud högre än den för rapporterade ihåliga fibrer.
Den ihåliga antiresonanta mikrostrukturerade fibern är en ny typ av mikrostrukturerad fibervågledare som styrs av lufthål med lågt brytningsindex, som har fördelarna med bred spektral ljusstyrning, låg spridning, låg olinjäritet, stor lägesfältarea och hög laser. skadetröskel, och har uppmärksammats av forskare eftersom det ger en utmärkt överföringsplattform för forskning inom områdena laseröverföring, fiberoptisk kommunikation, fiberoptisk avkänning och olinjär optik. Å ena sidan är bra singelmodsegenskaper viktiga för ihåliga fibrer i praktiska tillämpningar som högpresterande fiberavkänning, fiberoptisk kommunikation och intelligent bearbetning av laserenergiöverföring. På grund av begränsningen av dess ljusledande princip är det emellertid svårt att uppnå effektiv undertryckning av högre ordningens moder i ihåliga fibrer liknande det i solid-core fibrer. Optimeringen av singelmodsegenskaper hos optiska fibrer uppnås ofta genom utformningen av fiberstrukturens storlek för att uppnå högre ordningens lägen i kärnan och kapslingslägena för att uppnå fasanpassningsförhållanden, vilket ökar förlusten av högre ordningens lägen och filtrera bort ett visst kärnläge. Denna typ av lösning filtrerar dock inte effektivt bort andra högre ordningens lägen i kärnan, och de återstående högre ordningens lägena kan fortfarande orsaka problem som utgångseffektfluktuationer på grund av intermodal interferens eller överhörning av sända signaler, särskilt i fallet av applikationer som använder kortare optiska fibrer.
För att ta itu med dessa problem undersökte Russells team ett annat tillvägagångssätt för högre ordningslägesfiltrering, för det första genom att införa ett större hålavstånd mellan kapillärerna i en tomkärna, antiresonant fotonisk kristallfiber med ett enhetligt hålavstånd för att förbättra läckage av högre ordningslägen, och för det andra genom att införa ett lämpligt luftskikt utanför höljet på utsidan av den första beklädnaden för att konstruera ett andra anti-resonant beklädnadsskikt av fibern, såsom visas i fig. la nedan. På grund av skillnaderna i de effektiva transversella våglängderna för olika moder, förbättrar denna struktur signifikant den högre ordningens modförlust vid specifika våglängder och håller förlusten av den fundamentala moden relativt låg. Teamet lyckades experimentellt förbereda en dubbelklädd hålkärnig anti-resonant fiber (Fig. 1b), som bildar täta resonantstoppar i det långa våglängdsintervallet över ~1 μm, vilket ger ett flernivåfönster för laseröverföring med ultrahög singel. -mod renhet, som visas i fig. le. Vidare, såsom visas i fig. 2, verifieras det experimentellt att kärnans LP11-modavvisningsförhållande av högre ordning för denna dubbelklädda ihåliga anti-resonanta fotoniska kristallfiber nära 1585 nm är så hög som 60 dB/km, vilket är ungefär en till två storleksordningar högre än den för de rapporterade fibrerna med optimerad enkelmodsrenhet. Dessutom verifierar denna studie den flexibla inställningen av överföringsintervallet med hög enkelmodsrenhet för denna ihåliga antiresonantfiber med variationen av påfyllningsgastrycket, vilket effektivt utökar våglängdsintervallet som är tillgängligt för högrent enkelläge . Valideringen av ultrahög enkelmodsrenhet i mikrostrukturerade fibrer med ihålig kärna med dubbelbeklädnadsstruktur ger en ny idé för applikationer som kräver hög renhet av fiberlägen, såsom fiberlaserenergiöverföring, fiberoptisk kommunikation eller fiberoptisk avkänning.
De relaterade forskningsresultaten är publicerade i tidskriften "Ultrahigh Transverse Mode Purity by Enhanced Modal Filtering in Double-Clad Single-Ring Hollow-Core Photonic Crystal Fiber" Forskningsresultaten publicerades i Laser & Photonics Reviews, en topptidskrift för laser och fotonik . Dr. Zhuozhao Luo, en gemensam doktorand vid Wuhan University of Technology och Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM), var den första författaren, och biträdande forskare Jiapeng Huang, forskare Xin Jiang och forskare Mian Pang från Russell Center var de motsvarande författare, tillsammans med Dr Ruochen Yin, doktorand vid SIOM, och Dr Yu Zheng från Ningbo Aifibo Optoelectronics Technology Co. Detta forskningsarbete leddes av prof. Philip Russell, en utländsk akademiker vid den kinesiska vetenskapsakademin, och fick stöd av Shanghai Science and Technology Innovation Action Plan (21ZR1482700), National Natural Science Foundation of China (62275254), Zhangjiang Laboratory Construction and Operation Program (20DZ2210300), National High-level Talent Youth Program och Fuyang High-level Talent Program. Talentprogram på hög nivå och andra stöd.
Fig. 1 (a) Teoretisk design, (b) svepelektronmikroskopi och (c) transmissionsspektrumtestmönster av dubbelklädd ihålig kärna anti-resonant fotonisk kristallfiber
Fig. 2 (a) LP01- och LP11-lägeskartor erhållna från modselektiv excitation, (b) LP01- och LP11-modförlustresultat, (c) FOM-kurvor för högre ordningsmodundertryckning, (d) mittvåglängder för maximala FOM11-värden (vänster axel) och höga FOM11-värdeintervall (höger axel) för de dubbelklädda ihåliga anti-resonanta fotoniska kristallfibrerna med kvävefyllning från 1-25 bar, (e) centrumvåglängder vid FOM-kurvor uppmätta vid gastrycksvärden på 1 bar, 10 bar och 20 bar
